可替代閃存的存儲(chǔ)新技術(shù)（一）
2017-08-04 16:39:34
近十年來(lái)，在高速成長(zhǎng)的非易失性存儲(chǔ)器(NVM)市場(chǎng)的推動(dòng)下，研發(fā)人員一直在嘗試使用新材料和新概念發(fā)明一種更好的存儲(chǔ)器技術(shù)，用來(lái)取代閃存技術(shù)，更有效地縮小存儲(chǔ)器體積，提高存儲(chǔ)性能。目前具有突破性的存儲(chǔ)技術(shù)有磁性RAM(MRAM)、鐵電RAM(FRAM)、相變RAM(PRAM)或其他相變技術(shù)。本文將分別介紹這些技術(shù)的特點(diǎn)、比較和研發(fā)進(jìn)展。
新一代存儲(chǔ)技術(shù)顯現(xiàn)“多、快、省”特點(diǎn)
MRAM是一種非易失性磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器。它具有靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM)的高速讀取寫入能力及動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM)的高集成度，基本上能夠無(wú)限次重復(fù)寫入。設(shè)計(jì)原理是它通過(guò)控制鐵磁體中的電子旋轉(zhuǎn)方向來(lái)達(dá)到改變讀取電流大小的目的，從而使其具備二進(jìn)制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力。MRAM的主要弊端是固有的寫操作過(guò)高和技術(shù)節(jié)點(diǎn)縮小受限。
為了解決這兩大問(wèn)題，業(yè)界提出了自旋轉(zhuǎn)移矩RAM(SPRAM)解決方案，這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)是利用自旋轉(zhuǎn)換矩引起的電流感應(yīng)式開關(guān)效應(yīng)。雖然這一創(chuàng)新方法在某種程度上解決了MRAM的一些常見問(wèn)題，但還有很多問(wèn)題需要研究人員解決，如單元集成、自讀擾動(dòng)、寫次數(shù)等。
現(xiàn)在，MRAM只局限于4Mb陣列180nm工藝的產(chǎn)品。另外，MRAM的生產(chǎn)成本也是一個(gè)大難題。MRAM研發(fā)可分為三大陣營(yíng)，除了海力士和東芝之外，三星電子也在進(jìn)行研發(fā)。
最好的閃存替代技術(shù)之一是PRAM，PRAM能夠囊括各種不同非易失性存儲(chǔ)器應(yīng)用領(lǐng)域，滿足高性能和高密度兩種應(yīng)用要求。它利用溫度變化引起硫系合金(Ge2Sb2Te5)相態(tài)逆變的特性，利用電流引起的焦耳熱效應(yīng)對(duì)單元進(jìn)行寫操作，通過(guò)檢測(cè)非晶相態(tài)和多晶相態(tài)之間的電阻變化讀取存儲(chǔ)單元。
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